JPH02275916A

JPH02275916A - 自動合焦装置

Info

Publication number: JPH02275916A
Application number: JP1317738A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Komiya; 康宏小宮; Tatsuo Nagasaki; 達夫長崎
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-01-09
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: JP2772079B2; DE4000343C2; US5070353A; US4990947A; DE4000343A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カメラ等の光学装置の焦点を自動的に合わせ
る自動合焦装置に関する。

［従来の技術］この種の自動合焦装置としては、撮影レンズの異なる瞳
を通過した光束を一対のレンズで再結像させ、得られた
２画像の像間距離かデフォーカスに応じて変化すること
を利用して焦点合わせを行なういわゆる位相相関方式を
適用したものや、撮影光学系により形成される画像のコ
ントラストを検出し、そのコントラストが最大になる如
く撮影光学系を移動して焦点合わせを行なういわゆる山
登り方式を適用したものがある。

第２４図は位相相関方式の原理を説明するための図であ
る。同図に示す光学系は、撮影レンズ１と、この撮影レ
ンズ１の焦点側に備えられ撮影レンズ１の出射光を入射
光とするコンデンサレンズ２と、このコンデンサレンズ
２の出射光のうち撮影レンズ１の端部Ａ、Ｂ部分を通っ
た光のみを透過させるための絞りマスク３．４と、この
絞りマスク３，４を透過した光を各々集光する一対のセ
パレータレンズ５．６と、このセパレータレンズ５．６
で集光した光が結像される撮像素子７．８とから構成さ
れている。なお、図中Ｏは撮影レンズ１の光軸上にある
被写体、Ｆは−予定焦点面を示している。

このように構成された光学系において、被写体０が合焦
位置にあると、セパレータレンズ５，６により被写体像
が撮像素子７．８上に再結像される。このときの像間隔
ｄは、撮影レンズ１のＡ。

Ｂ部分を通過した光により生じるデフォーカスに応じて
変化する。

そこで、相関演算により撮像素子７，８上の２画像の対
応位置を算出し、像間隔ｄを求めることにより、デフォ
ーカスの方向および量を求めることができる。

第２５図は山登り方式の原理を説明するための図であり
、予定焦点面近傍における画像のコントラスト写体Ｏが合焦点にあるときに被写体像は最大のコントラ
ストとなり、デフォーカスが生じると（いわゆる前ピン
、後ピン）、コントラストは低下する。

そこで、撮影レンズ１を常にコントラストの増加する方
向へ移動させれば、撮影レンズを焦点位置に移動でき、
焦点合わせを行なうことができる。

また、撮影光学系のＭ　Ｔ　Ｆ　（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏ
ｎＴｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性を利用し
て合焦調節を行なう方法がある。このような方法を適用
した自動合焦装置が特開昭６２−２８４３１４号公報に
開示されている。この自動合焦装置は、所定の空間周波
数でのデフォーカスに応したＭＴＦ特性を予め記憶して
おき、撮影レンズの少なくとも三つの位置での画像の空
間周波数成分を求め、この求めた空間周波数成分と予め
記憶されているＭＴＦ特性とを比較し、Ｍ　Ｔ　Ｆ特性
との比較がら実際の撮影レンズの対応位置を決定し、デ
フォーカス量を検出して合焦調節を行なう如く構成され
ている。

また、撮影光学系により形成される画像を予定焦点面近
傍の二つの位置で撮像し、各々の撮像画像から得られる
焦点情報に基づいて合焦調節を行なう方法がある。この
方法を適用した自動合焦装置が特開昭６３−１２７２１
７号公報に開示されている。この焦点検出装置は、撮影
光学系の異なる二つの結像状態においてそれぞれ検出さ
れる画周波成分の比に基づいてデフォーカス量を算出し
、合焦調節を行なう如く構成されている。

［発明か解決しようとする課題］しかしながら、」−記した自動合焦装置には次のような
問題かあった。

ずなイつぢ、位相相関方式を適用した自動合焦装置の場
合は、被写体が周期性のものであると、複数の位置で相
関か高くなり、正確な対応位置を求めることかできす合
焦調節できない。また、合焦調節専用部材として、コン
デンサレンズ２、絞りマスク３，４、セパレータレンス
５，６、イメージセンサ６，７等の多くの部材が特別に
必要となるので、装置の小型化が困難であると共に、高
度な加工、組立て精度を必要とした。さらに、イメジセ
ンザ７，８に入射する光束は、撮影レンズ１のＡ、Ｂ部
分だけなので、入射光量か少なく低輝度被写体の場合に
は合焦に要する時間か長くなると共に、光学系のシステ
ム上の制約（Ｆナンバ反射望遠鏡等）を受けるという問
題がある。

また、山登り方式を適用した自動合焦装置の場合は、焦
点位置を一度通過させてデフォーカスの方向および量を
検ｊ１１シ、再び撮影レンズを移動させて合焦調節を行
なうので、撮影レンズを複数回移動させなければならず
、合焦までに長時間を要するという問題がある。

また、特開昭６２−２８４３１４号公報に開示されてい
るようなＭＴＦ特性を利用して合焦調節を行なう自動合
焦装置は、撮影レンズの少なくとも三つの位置で画像の
周波数成分を求めるため、最低三部の撮像および光学系
の移動が必要となり、合焦に長時間を要してしまう。し
がち、１１ｔ−の空間周波数成分のみを用いているので
、画像にその空間周波数の成分か少ししか含まれていな
いとデフォーカス検出精度が著しく低下するという問題
がある。

また、特開昭６３−１２７２１７号公報に開示されてい
るような自動合焦装置は、撮影光学系のＭＴＦをガウス
分布状と仮定してデフォーカス量の算出を行なっている
ので、誤差が大きいという問題がある。さらに、デフォ
ーカス量の算出には単一の空間周波数成分しか用いてい
ないので、画像にその空間周波数成分が少ないときには
誤差が増大するという問題がある。

そこで本発明の１」的は、被写体の状況や画像に含まれ
る空間周波数成分に影響を受けることなく高精度の合焦
調節を短時間に行なうことができ、しかも小型化か可能
であると共に光学系のシステム上の制約のない自動合焦
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は上記課題を解決し目的を達成するために次のよ
うな手段を講した。すなわち、撮影光学系により形成さ
れる画像をイメージセンサて撮像し、このイメージセン
サから出力される画像信号に基ついて前記撮影光学系の
焦点調節を行なう自動合焦装置において、前記撮影光学
系の予定焦点面近傍の二箇所の各々の箇所における複数
の空間周波数個々に対するＭＴＦの比を、」二記撮影光
学系の異なる結像状態に応じてＰめ記憶する記憶手段を
設ける。一方、二つの異なった結像状態に応じて前記イ
メージセンサから出力される画像ｆ；号に基づき、各々
の結像状態に対応する複数の空間周波数成分の比を算出
する算出手段を設ける。そしてこの算出手段で算出され
た空間周波数成分の比と前記記憶手段に記憶されている
ＭＴＦの比とを比較して撮影光学系の結像状態を示すデ
フォカスの方向および量を検出するデフォーカス検出手
段を備えるようにした。

また、上記目的を達成するために、上記デフォーカス検
出手段における空間周波数成分の比とＭＴＦの比とを、
電子走査により比較するようにした。

また、上記目的を達成するために、前記撮影光学系で形
成される同一画像から得られる複数の空間周波数を、上
記空間周波数とは値の異なる複数の空間周波数に切換え
可能な切換手段を備えるようにした。

また、上記目的を達成するために、撮影光学系またはイ
メージセンサを移動することにより二つの異なる結像状
態を得るようにした。

また、上記目的を達成するために、二つの異なった結像
状態に応じてイメージセンサから出力される画像信号を
、奇数フィールド信号と偶数フィールド信号とするよう
にした。

また、上記目的を達成するために、上記イメ１］ジセンサを、非破壊読出し可能なイメージセンサとした
。

また、上記目的を達成するために、イメージセンサから
出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に対応す
る複数の空間周波数成分を抽出し、この抽出した複数の
空１−ｉ４ｆ周波数成分の各々をフィルタリング処理し
た後、空間周波数成分比を算出するようにした。

また、上記目的を達成するために、記憶手段に記憶され
るＭＴＦの比および前記算出手段で算出される空間周波
数成分比を、撮影光学系の異なる結像状態の特性を表す
演算とした。なお、異なる結像状態の特性を表す演算は
、除算演算、対数演算、減算演算であることが望ましい
。

［作用コ撮影光学系のＭＴＦ特性を利用したデフォーカス検出原
理について説明する。

撮影光学系のＭＴＦをＭ（ｕ、　　δ）とし、原画像の
フーリエスペクトルをＦ　（ｕ）とし、結像画像のフー
リエスペクトルをＧ　（ｕ）とすると、Ｇ　（ｕ）は、Ｇ　　（ｕ）＝Ｆ　　（ｕ）　　・Ｍ　　（ｕ、　　δ
）　　　　　−（１）と表わせる。なお、Ｕは空間周波
数であり、δはデフォーカス量である。

ここで、デフォーカス量δ１．Ｇ２となる位置で撮像し
た画像のフーリエスペクトルをそれぞれＧ＋　　（ｕ）
、Ｇ２　　（ｕ）とすれば、Ｇ＋　　（ｕ）＝Ｆ　（ｕ
）　　・Ｍ　（ｕ、　　δ、　）　・（２）Ｇ２　　（
ｕ）＝Ｆ　（ｕ）　　・Ｍ　（ｕ、　　Ｇ２　）−（ａ
）となり、上記（２）式、（３）式より、異なるデフォ
ーカス量δｌ、δ２を持つ位置で撮像した画像のフーリ
エスペクトルの比は、Ｃ；＋　　（Ｌｌ）　／Ｇ２　　（ｕ）＝Ｍ（ｕ、　　
δＩ）　／　Ｍ　（ｕ　、　　Ｇ２）＝ｒ（ｕ；δ１．
Ｇ２）　　　　　　　　・・・（４）と表わせる。（４
）式に示す如く、ｒ（ｕ；δ１゜Ｇ２）は原画像に全ぐ
依存しておらず、撮影光学系のデフォーカス量δ１．Ｇ
２にのみ依存している。ここで、ｒ（ｕ；δ１．Ｇ２）
は撮影光学系の結像状態により決定される関数であり、
この関数を以後、ＭＴＦ比関数と称する。

次に、このＭＴＦ比関数ｒ（ｕ；δ１．Ｇ２）が画像の
結像状態に応じてどのような変化を示すかについて説明
する。第６図はデフォーカス量δに対するＭＴＦ特性を
示す図である。なお、縦軸はＭＴＦの値を示し、横軸は
空間周波数を示しており、デフォーカス量δ１〜δ４は
、０くδ１くＧ２くＧ３くδ４の大小関係を何している
。同図に示すように、撮影光学系のＭＴＦはデフォーカ
ス量δが増大するのに伴い高周波成分が減少するという
特性を有している。

第７図〜第１１図は撮影光学系の予定焦点面近傍の近接
した二つの位置ｐ、、ｐ２におけるＭＴＦ特性およびＰ
、、Ｐ２に関するＭＴＦ比関数を示す図である。なお、
各図において、１は撮影レンズであり、この撮影レンズ
１は第６図に示すＭＴＦ特性を有している。また、Ｆは
予定焦点面であり、この予定焦点面ＦからそれぞれＧ２
だけ前後した位置がＰ、、Ｐ２である。すなわち、第７
図（ａ）は距離δ２だけ前ピンの状態を示し、］４第８図（ａ）は距離δ２／２だけ前ピンの状態を示し、
第９図（ａ）は合焦状態を示し、第１０図（ａ）は距離
δ２／２だけ後ピンの状態を示し、第１１図（ａ）は距
離δまたけ後ピンの状態を示している。そして、各図の
（ｂ）には、位置ＰにおけるＭＴＦ曲線であるＭＴ　Ｆ
　；　Ｍｌ　　（Ｌｌ）を示し、各図の（Ｃ）には、位
置Ｐ２におけるＭＴＦ曲線であるＭＴ　Ｆ　；　Ｍ２　
　（ｕ　）を示している。なお、（ｂ）図、（Ｃ）図に
は各ＭＴＦ曲線に応じたデフォーカス量がそれぞれ記さ
れている。

さらに、各図の（ｄ）にはＭｌ　　（Ｌｌ）／Ｍ２　　
（１１）で表わされる位置Ｐ１と位置Ｐ２とに関するＭ
ＴＦ比関数ｒ（ｕ；δ１．δ２）が示されている。第７
図〜第１１図に示すように、各図の（ｄ）に示すＭＴＦ
比関数「（Ｕ；δ１．δ２）は各図の（ａ）に示す結像
状態によりその形状が決定される。つまり、ＭＴＦ比関
数がわかれば、画像の結像状態がわかり、したがってデ
フォーカス量およびその方向を求めることができるもの
となる。

そこで請求項１に示す手段を講じ、撮影光学系の予定焦
点面近傍の二箇所の各々の箇所における複数の空間周波
数個々に対するＭＴＦの比を異なる結像状態に応じて予
め記憶手段に記憶しておき、イメージセンサより得られ
る二つの異なる結像状態の画像信号からそれぞれの状態
における複数の空間周波数の成分比を求め、この求めた
空間周波数の成分比と予め記憶手段に記憶しであるＭＴ
Ｆ比とを比較し、イメージセンサにより撮像された画像
の結像状態を検出するようにした。したがって被写体の
状態にたよることなく、しかも−度の合焦検出により合
焦点までのデフォーカスの方向および量をもとめること
ができる。

ところで、実際に上述したデフォーカス検出原理を利用
して合焦調節を行なう場合、全周波数帯域でＭＴＦ比関
数ｒ（ｕ；δ１．δ２）を求めることは困難である。そ
こで、ＭＴＦ比関数の特徴を良く表１）している代表的
な複数の空間周波数（例えば、第７図〜第１１図に示す
空間周波数ｕｌ、ｕ２．ｕ３）に対するＭＴＦ比関数値
を記憶手段に記憶させておくようにする。このようにす
ることにより、広い周波数帯域でのＭＴＦ比関数値を容
易に記憶手段に記憶させることができる。

また、請求項２に記載の手段を講じ、デフォーカス検出
手段における空間周波数成分の比と記憶手段に記憶され
ているＭＴＦの比との比較を電子走査を用いて行なうよ
うにしたので、比較処理を高速で実行でき、結像状態の
検出を短時間で行なうことかできる。

また、結像状態が第７図（ａ）に示すような状態である
と、そのＭＴＦ比関数は第７図（ｄ）に示すような形状
となり、空間周波数ＬＩ２．Ｌ１３で無限大となり、不
連続となる。これは、位置Ｐ２（比の分母となる位置）
でのデフォーカス量が大きく、したがってＭＴＦ比の分
母が零となるためである。このようにＭＴＦ比関数に不
連続な部分があると計算に大きな誤差か生じてしまう。

そこで、このような不都合を回避するために、請求項３
に記載の手段を講じ、検出する空間周波数を値の異なる
空間周波数に切換えるようにした。

例えば、第７図（ｄ）に示すようなＭＴＦ比関数］　７の場合、空間周波数Ｌ１１．ＬＩ２，１４３からｕｌｌ
。

ｕｌ、２．Ｌｌｌ３へ切換えることにより、不連続箇所
での比較を回避できる。但し、このような空間周波数で
はＭＴＦ比の変化か小さく十分な精度か得られないので
、用いる空間周波数を適宜切換える必要かある。

また、上記不都合を回避するために、画像の空間周波数
成分の比を５１算する過程で、デフォーカス屋の小さい
方の画像の空間周波数成分を分母として訓算するように
してもよい。例えば、第７図（ａ）に示す結像状態の場
合、ｒ（ｕ；δ１δ２　）＝Ｍ２　　（ｕ）／Ｍ＋　　
（ｕ）として；１算すれば、そのＭＴＦ比関数は第１１
図（ｄ）に示すＭＴＦ比関数と同じ形状となり、不連続
な部分は生じない。但し、第１図に示す結像状態との違
いを区別するための判定手段が必要となる。このような
判定手段としては、例えば、Ｍｌ（ｕｌ）＞Ｍ２　（Ｌ
ｌ２）ならば結像状態は第７図（ａ）にボす結像状態で
あると判断し、Ｍｌ　　（Ｌｌｌ）＜Ｍ２（ｕ２）なら
ば第１１図＜ａ＞に示す結像状態であると判断するよう
なものが考えられる。

また、請求項４および５に記載の手段を講じたことによ
り、次のような合焦調節を行なうことができる。例えば
、上記手段を電子カメラに適用した場合について説明す
る。撮影レンズを光軸方向に等速度Ｖで移動させながら
、イメージセンサとしての２次元のインターライン転送
方式ＣＣＤで１フレ一ム分の撮像を行なう。第１２図は
この撮像における各フィールドの蓄積・読出しのタイミ
ングを示す図である。同図に示すＴＩ、Ｔ２゜Ｔ３は奇
数フィールドにおける蓄積開始１蓄積終了および読出し
開始、読出し終了時刻を示しており、Ｔｌｌ、ＴＩ２．
Ｔ１３は偶数フィールドにおける蓄積開始、蓄積終了、
および読出し開始。

読出し終了時刻を示している。また、第１３図は各時刻
に対応させた「デフォーカスＲ−ＭＴＦＪ曲線を示す図
である。

ここで、デフォーカスｆｆ１Ｄ１において、撮影レンズ
の移動およびＣＣＤによる撮像を開始しく時刻Ｔ１）、
時刻Ｔ２においてデフォーカス量がＤ２、時刻Ｔｌｉに
おいてデフォーカス量がＤ３、時刻ＴＩ２においてデフ
ォーカス量がＤ４となるように撮影レンズが移動したと
する。そうすると、奇数フィールドと偶数フィールドと
の間の平均光路差Ｌｄは次式で表わすことができる。

Ｌ　ｄ−（（Ｔ２−Ｔｌ）／２＋（１’１２−Ｔｌ１）
／２＋（ＴＩＬ−Ｔ２）Ｉ　　Ｘ　Ｖ＝　（Ｔ１２＋Ｔ
ｌ１−Ｔ２−Ｔｌ）　ｘ　Ｖ　／　２　　　　　・−（
５）つまり、撮影レンズの等速度移動により光路差Ｌｄ
を持つ結像状態を撮像することができ、かつ、その光路
差Ｌｄは移動速度により調節することができ、さらに撮
影レンズを交換することにより最適光路差の変化にも対
応させることができる。なお、イメージセンサから出力
される画像信号のうち奇数フィールド信号と偶数フィー
ルド信号とを用いるようにしたのは、両フィールドに高
相関性があること、及び撮像の時間を短縮し、合焦時間
を短くするためである。

このようにして、異なる二つの結像状態の撮像を行なう
ようにしたので、特別に合焦調節専用部材を用いなくて
も、合焦調節を行なうことかでき、装置を小型化でき、
しかも光学系のシステム上の制約を受けることがない。

また、撮影光学系に入射する光束を全て用いることがで
きるので、低輝度被写体であっても電荷蓄積時間が短く
て済み、高輝度被写体においては蓄積開始時間ＴＩ。

Ｔｌｌを変更することにより容易に対応でき、したがっ
て被写体の輝度に影響を受けずに合焦調節を行なうこと
ができる。

次に、撮影レンズの移動に伴う画像信号の劣化について
述べる。撮影レンズを第１３図に示すＡ点からＢ点に移
動する場合について考察する。このとき、ＡＢ間をρと
し、ＭＴＦ曲線が正弦波の一周期分に相当した形状であ
るとする。ここで、平均光路差Ｌｄ＝、ｌ？／ｃとすれ
ば、移動による劣化関数は５ｉｎｅ　（βＵ　／　Ｃ）
で表わせる。なお、ＣはＡＢ間の分割数、Ｕは空間周波
数である。正弦波の空間周波数ｕ＝１／、１７の値は、
５ｉｎｃ（１／ｃ）となり、これを図示すると第１４図
に示す如き形状になる。同図に示すように、ｃ＝３〜５
以上となるようにＬｄすなわち撮影レンズの移動速度を
調節すれば、画像信号の劣化を小さく抑えることができ
る。

さらに、請求項６に記載の手段を購じることにより、撮
影光学系の同一画像を繰返し読出すことができる。その
ため、例えば、一つのバイパスフィルターを備えるだけ
で同一画像の異なった空間周波数を抽出でき、その結果
として装置の小型化が可能である。

また、本発明は請求項７記載の手段を講じたので、イメ
ージセンサから出力される画像信号に基づいて抽出され
た異なる結像状態に対応する複数の空間周波数成分がフ
ィルタリング処理され、ＳＮが改善されるものとなる。

また、請求項８記載の手段を講じることにより、ＭＴＦ
比および空間周波数成分比から撮影光学系の結像状態を
判断することができる。

［実施例］第１図は本発明装置の第１実施例である自動合焦装置の
構成を示す図である。同図に示す１０は第７図〜第１１
図に示すＭＴＦ特性を有する撮影光学系である。］２は
この撮影光学系］Ｏを駆動するためのパルスモータ、１
３はパルスモータ１２の駆動回路である。１４は撮影光
学系］０の予定焦点面近傍に配置されたイメージセンサ
てあり、例えばインターライン転送り式ＣＣＤである。

１５はイメージセンサ１４の出力信号から焦点を合わせ
たい領域に対応する画像信号を抽出するためのｗｉｎｄ
ｏｗ回路である。］６はバンドパスフィルター（以下、
「Ｂ　Ｐ　ＦＪと称する）１７ａ〜１９ａ　　１７ｂ〜
１９ｂの組合わせを切換えｗｉｎｄｏｗ回路１５の出力
信号を所定のＢＰＦ１７ａ〜１９ａ、１７ｂ〜１９ｂに
入力させるための切換回路であり、値の異なる複数の空
間周波数に切換えｒｉＪ能な切換手段としての機能を有
している。

なお、ＢＰＦ１７ａ−１９ａ　　１７ｂ−１９ｂ通過中
心周波数は、ＢＰＦ１７ａはｕｌ、ＢＰＦ１７ｂはｕｌ
ｌ、ＢＰＦＩ−８ａはｕ２．ＢＰＦ１８ｂはｕｌ２．Ｂ
ＰＦｌ、９ａはｕ３．ＢＰＦｌ、　９　ｂはｕｌＢであ
り、第７図〜第１］図に示す空間周波数Ｕ］〜ｕ３．ｕ
ｌｌ〜ｕ１３にそれそれ対応している。２１〜２３はＢ
ＰＦ　１７ａ〜］、９ａ、１７ｂ〜１９ｂを通過した画
像信号の空間周波数成分を求めるためのパワー検出回路
であり、それぞれ出力信号として空間周波数成分５２３
４、Ｓ６を出力する。２４〜２６はホールド回路であり
、パワー検出回路２１〜２３の出力信号を入力とし空間
周波数成分Ｓｌ、Ｓ３．Ｓ５をそれぞれ出力する。２７
〜２９は除算器であり、各々空間周波数成分比Ｙｌ　（
−５１／Ｓ２）　　Ｙ２（−８３／Ｓ４）、Ｙ３　（−
５５／Ｓ６）を出力する。これら、パワー検出回路２１
〜２３　ホールド回路２４〜２６．除算器２７〜２９で
空間周波数成分の比を求めるための算出手段を構成して
いる。３１〜３３はＡ／Ｄ変換器であり、除算器２７〜
２つから出力されるアナログ信号ＹＩＹ２．Ｙ３をそれ
ぞれデジタル信号Ｙ１］Ｙ１．２．Ｙｉ３として出力す
る。Ａ／Ｄ変換器３１〜３３から出力されたデジタル信
号Ｙ　］、　１〜Ｙ１３はラッチ回路３４〜３６にそれ
ぞれ入力され、さらに電子走査回路３７に入力される。

電子走査回路３７はマイクロプロセッサ３８から送られ
てくるクロックパルスφとラッチ回路３４〜３６で結像
状態が保持された空間周波数成分比を示す信号Ｙ　１１
〜Ｙ　１−３とからＭＴＦ比のパターンを検出し、デフ
ォーカス信号りをマイクロプロセッサ３８に出力する。

マイクロプロセッサ３８はデフォーカス信号りから撮影
光学系１０の駆動制御信号ＣｄとＢＰＦ　１７ａ−１Ｑ
ａ、　　１７ｂ　〜１９ｂの切換信号Ｃｃを出力する。

第２図は電子走査回路３７の回路構成を示す図である。

同図に示す４１〜４３．４５はＲＯＭ（リードオンリー
メモリ）であり、ＲＯＭ４１〜４３にはそれぞれ空間周
波数（ｕｌ、ｕｌｌ）。

空間周波数（ｕ２．ｕｌ２）、空間周波数（ｕ３ｕ１３
）におけるＮ種類の結像状態に対するＭＴＦの比である
ｄｌ、ｄ２．ｄ３か所定のアドレスに記憶されている。

また、ＲＯＭ４５にはＮ種類の結像状態に対する各デフ
ォーカスｆｆｌ　ｄ　４が所定のアドレスに記憶されて
いる。ここで、周波数成分比を示すデジタルデータＹｌ
ｌ、Ｙ］２ＹｌＢか８ビツトであれば、結像状態の種類
はＮ＝２５６となり、ＲＯＭ４１〜４５には２５６Ｘ　
２　＝　５１−２個のデータか記憶されているものとな
る。４６はカウンタてあり、マイクロプロセッサ３８か
らのタイミングパルス信号φにより、ＲＯＭ４１〜４３
．４５の読出しアドレスを指定する読出し信号を出力す
る。したがって、タイミングパルス信号φてアドレス範
囲を指定すれば、その範囲の読出しアドレスが電子的に
走査される。

各ＲＯＭ４１〜４３はこのような読出し信号によって、
各アドレスに記憶されているＭＴＦの比ｄｉ　　ｄ２　
　ｄ３を減算器４７〜４つへ出力する。

減算器４７〜４つはＲＯＭ４１〜４３から送られてくる
ＭＴＦ比ｄｌ、ｃ１２．ｄ３とラッチ回路３４〜３６か
ら送られてくる空間周波数成分を示すデジタルデータＹ
ｌｌ、Ｙ１２．Ｙ１３とをそれぞれ減算処理する。なお
、デジタルデータＹｌｌ、Ｙ１２．Ｙ１３はラッチ回路
３４〜３６の作用により同一結像状態のものとなる。各
減算器４７〜４９における減算結果は絶対値回路５０〜
５２を介して加算器５３に入力される。加算器５３はそ
の出力として走査信号Ｓｓを出力する。

この走査信号Ｓｓは微分器５４を介してゼロクロス検出
器５５に入力される。そして、このゼロクロス検出器５
５の出力信号とＲＯＭ４５からの出力信号がデフォーカ
ス量検出器５６に人力される。

デフォーカス量検出器５６はゼロクロス検出器５５から
の出力信号とＲＯＭ４５に記憶されているＮ結像状態の
デフォーカス証とからＭＴＦ比のパターンを検出し、デ
フォーカス信号りを出力する。

次に、以上のように構成された自動合焦装置の作用につ
いて説明する。

第３図は合焦調節を行なう場合の概略的な手順を示すフ
ロー図である。すなわぢ、合焦調節を開始すると撮影光
学系１０の移動が始まり（ステップＳ１）、第１回目の
デフォーカス調節が行われる（ステップＳ２）。ステッ
プＳ２では低周波側のＢＰＦ１７ｂ〜１９ｂの組合わせ
を用いる。次に、高周波側のＢＰＦ１７ａ〜１９ａを用
いて第２回目のデフォーカス調節を行なう（ステップＳ
３）。そして、合焦位置で撮影光学系１０の移動を停止
しくステップＳ４）、合焦調節を終了する。

次に、本実施例の具体的な作用について説明する。合焦
調節が開始されると、撮影光学系１０か等速度Ｖで移動
を開始する。撮影光学系１０の移動方向は、イメージセ
ンサ１４に近付く方向または遠ざかる方向のどちらでも
よい。そして、撮影光学系１０の移動開始と共に、第１
回１」のデフォカス調節が始まり、イメージセンサ１４
により撮像が開始される。イメージセンサ１４で撮像さ
れ電気的な信号に変更された画像信号は、奇数フィール
ド、偶数フィールドの順に１フイールドずつ読出しか行
われる。このときの、イメージセンサ］４による画像信
号の蓄積、読出しのタイミングおよび各時刻におけるデ
フォーカス量は第１２図および第１３図に示すものとす
る。なお、この際に別途設けられた露出検出素子により
、適正露出となるように時刻ＴＩ、Ｔｌｌが制御される
。

そして、読み出された画像信号はｗｉｎｄｏｗ回路１５
により焦点を合わせる領域のみが抽出され、切換え回路
１６に入力される。ここで、第１回目のデフォーカス量
調節段階であるので、画像信号は切換回路１６により低
周波側のＢＰＦ１７ｂ〜１９ｂに導かれる。ＢＰＦ１７
ｂ〜１９ｂに導かれた画像信号はパワー検出器２１〜２
３で空間周波数ｕｌｌ、ｕ１２．Ｌ１１３の成分量か求
められる。この成分量は奇数フィールド信号の成分量で
あるが、１フイ一ルド時間経過後には、ホールド回路２
４〜２６により信号Ｓｌ、Ｓ３．　　Ｓ５は奇数フィー
ルドの空間周波数成分に、また信号Ｓ２゜Ｓ４．Ｓ６は
偶数フィールドの空間周波数成分となる。したがって、
各除算器２７〜２９には、同一空間周波数であって結像
状態の異なる空間周波数成分が入力する。各除算器２７
〜２つは、入力する空間周波数成分を互いに除算し、空
間周波数成分比Ｙｌ、Ｙ２．Ｙ３が出力される。さらに
、除算器２７〜２９から出力された空間周波数成分比Ｙ
１〜Ｙ３はＡ／Ｄ変換器３１〜３３でデジタ小信号Ｙｌ
ｌ、Ｙ１２．Ｙ１３に変換され、ラッチ回路３４〜３６
を介して電子走査回路３７に入力される。電子走査回路
３７ではマイクロプロセッサ３８から出力されるクロッ
クパルスφによってカウンタ４６から読出し信号が出力
され、この読出し信号によってＲＯＭ４１〜４３．４５
の読出し位置が走査されて、記憶されているデータｄ１
〜ｄ４が順次読出される。そして、減算器４７〜４９で
デジタル信号化された空間周波数成分比Ｙｌｌ〜Ｙ１Ｂ
とデータｄ１〜ｄ３とが比較減算され、絶対値回路５０
〜５２を介して加算器５３に出力され、この加算器５３
から走査信号Ｓｓが出力される。この走査信号Ｓｓの値
は、Ｓｓ＝　　Ｙｌｌ−ｄｉ　　＋１Ｙ１２−ｄ２十１
Ｙ１Ｂ−ｄ３１　　　　　　・・・（６）となる。この
走査信号Ｓｓは、合焦位置の時に最小値となるので、走
査信号Ｓｓを微分器５４て微分し、その微分結果を、ゼ
ロクロス検出器５５でゼロ検出することにより、ゼロク
ロス位置を検出する。デフォーカス量検出器５６は、ゼ
ロクロス検出器５５て上口検出されたときに、ＲＯＭ　
４５から読み出されたデフォーカスｆｆｉ　ｄ　４をデ
フォカス信号りとしてデフォーカス量検出器５６からマ
イクロプロセッサ３８へ出力する。マイクロプロセッサ
３８は入力されたデフォーカス信号りと現在の撮影光学
系１０の移動速度■とから、撮影光学系の１」標停止位
置を演算し、ご角調節のための制御イ＝号Ｃｄを出力す
る。この制御信号Ｃｄに基づき、パルスモータ１２の駆
動か制御され、撮影光学系の移動か調節される。なお、
撮影光学系の移動方向か逆方向の場合であれば、撮影光
学系は上記方向とは逆の方向に移動制御される。また、
目標停止り位置か遠いと判断された場合には、現在の移
動速度Ｖより速い速度で移動させる。以上で第１回目の
デフォーカス量調節を終了する。そして、撮影光学系か
目標位置に近付いた時に、再び速度がＶとなり、第２回
目のデフォーカス量調節が第１回口と同様にして行イつ
れる。すなわち、イメージセンサ１４により１フレーム
ごとの撮像か行われ、この画像信号に基づいて上記した
如き演算処理かなされ、デフォーカス量か求められる。

たたし、２回目の調節では高周波側のＢＰＦ１７ａ−１
９ａが用いられ、ＲＯＭ４１〜４５のデータはｕ　１　
＋　　ＩＪ　２＋　　ｕ３に相当する値か用０られてデ
フォーカス量の演算か行われる。そして、再び撮影光学
系１０の目標停止位置か求められ、撮影光学系］０の移
動調節が行われ、目標位置（こ到達したときに移動を停
止させ、合焦調節を終了する。

このように本実施例によれば、撮影光学系１０の異なる
２位置における複数周波数に対応しｊこＭＴＦ比を用い
てその画像のＭＴＦ比）くターンを検ｉＪＪするように
したので、被写体の状態（特徴輝度）に依存せず、−度
の合焦９３１節で任意の位置のデフォーカスの方向およ
び量を検＋（ＪＩすること力くできる。また、イメージ
センサ］４の画像信号だけを用いて合焦検出を行なうこ
とから、別途に合焦専用のセンサ等の部材を必要としな
いので、装置の小型化が可能となり、光学系のシステム
上の制約もない。さらに、イメージセンサ１４の奇数フ
ィールドと偶数フィールドの信号を用いたので、短時間
で二つの結像状態での撮像が可能となる。

しかもＭＴＦ比と空間周波数成分比Ｙ　１．１〜Ｙ　１
．３の比較に電子走査を用いたので高速演算が可能とな
る。したがって合焦調節時間を短縮するコトカでキル。

また、Ｂ　Ｐ　Ｆ　１７　ａ　〜１．９　ａ　。

１７ｂ〜１９　ｂを設け、低周波側と高周波側の二段階
に切換可能としたので、デフォーカス量が大きい場合で
も精度の高い合焦調節を行なうことかできる。

なお、上記第１実施例では、２回のデフォーカス量調節
を行なうようにしているか、連続的に繰返してデフォー
カス量調節を行なうようにしてもよく、または１回のみ
のデフォーカス量調節であっても合焦調節を行なうこと
はできる。また、ＲＯＭ４１〜４５を撮影光学系１０内
に備える構成としてもよく、このような構成とすること
により撮影光学系の交換が容易となる。また、異なる二
つの結像状態を得るために、予定焦点面近傍に複数のイ
メージセンサ１４を配置するようにしてもよい。さらに
、第１２図に示す奇数フィールドと偶数フィールドの蓄
積時間は、適当な撮像素子を用いることにより、オーバ
ーラツプさせることもできる。このようにすることによ
り合焦時間をさらに短縮することかてぎる。また、上記
実施例では、ｗｉｎｄｏｗ回路１５を用いて焦点を合わ
せたい領域のみを抽出するようにしているが、この時に
各ラインを加算することによりノイズを低減させること
ができる。しかも複数位置を抽出することもできる。ま
た、微分器５４およびセロクロス量検出器５５を用いて
操作信号Ｓｓから最少値の検出を行なうようにしている
か、単に最少値検出器を用いるようにしてもよい。

第４図は本発明の第２実施例である自動合焦装置の構成
を示す図である。なお、第１図に示す自動合焦装置と同
一部分には同一の？〕号を付し、詳しい説明は省略する
。この実施例は、イメージセンサとして非破地読出し可
能なイメージセンサを用いてＢＰＦを一つにしたこと、
さらに空間周波数成分の比を計算する際に、デフォーカ
ス量の小さい空間周波数成分を分母として用いて計算し
ていることに特徴がある。同図に示す６０は、撮影光学
系１０の予定焦点面近傍に配置された非破填読み出し可
能なイメージセンサであり、例えばＳＩＴ、ＡＭＩ、Ｃ
ＭＤ等が用いられる。６１はイメージセンサ６０を制御
するための制御回路である。６２はＢＰＦであり、所定
の通過中心空間周波数を持つ。６３はパワー検出回路で
ある。このパワー検出回路６３の出力Ｓｏはホールド回
路６４〜６６および判別回路６７に出力される。

ホールド回路６４〜６６からの出力信号Ｓｌｌ〜８１３
は切換回路６８を介して除算器６９に入力される。なお
、ホールド回路６４の出力信号Ｓｌｌは切換回路６８に
出力されると共に、判別回路６７に出力される。判別回
路６７はパワー検出回路６３の出力信号Ｓｏとホールド
回路６４からの出力信号Ｓｌｌとの大小を判別し判別信
号Ｊｌ、Ｊ２を除算器６９およびマイクロプロセッサ８
０に出力する。除算器６９からの出力信号Ｓ１５はＡ／
Ｄ変換器７０を介してラッチ回路７１〜７３に出力され
る。ラッチ回路７１〜７３にはさらにマイクロプロセッ
サ８０からのタイミング信号が入力される。ラッチ回路
７１〜７３の出力信号Ｙ２１〜Ｙ２３は電子走査回路３
７に人力される。この電子走査回路３７はマイクロプロ
セッサ８０からのクロックパルス信号φにより読出しが
行われ、マイクロプロセッサ８０にデフォーカス信号り
を出力する。マイクロプロセッサ８０は電子走査回路３
７からのデフォーカス信号りと判別回路６７からの判別
信号Ｊ２とからイメージセンサ駆動用の制御信号Ｃ１と
撮影光学系駆動用の制御信号Ｃ２を出力する。

次に、以上のように構成された自動合焦装置の作用につ
いて説明する。合焦調節が始まると撮影光学系１０が等
速度Ｖて移動し、イメージセンサ６０による撮像が開始
され、画像信号の読出しが行われる。このとき、不図示
の露出検出素子により適性露出となるように撮像が行わ
れる。この読出しは３回行われ、それぞれ読出しクロッ
ク周波数をφ１．φ２．φ３　（φ１くφ２くφ３）と
変更することにより、信号の時間軸変調を行なうことが
できる。すなわち、非破壊読出し可能なイメージセンサ
６０とこのイメージセンサ６０に対する読出しクロック
周波数の変更動作とを併用することにより、一つのＢＰ
Ｆ６２で異なった空間周波数成分を抽出することかでき
る。このようにして、パワー検出回路６３からの出力信
号Ｓｏは、読出しクロック周波数φ１の時には空間周波
数ｕ１の成分量になり、φ２のときにはｕ２の成分量と
なり、φ、のときにはｕ３の成分量となる。

読出しクロック周波数の変更に合わせてホールド回路６
４〜６６のタイミングを制御し、ホールド回路６４の出
力信号Ｓ１１が空間周波数ｕ１の成分量、ホールド回路
６５の出力信号Ｓ１２が空間周波数ｕ２の成分量、ホー
ルド回路６６の出力信号８１３が空間周波数ｕ３の成分
量となる。ここで、撮影光学系１０は駆動中であるが、
イメージセンサ６０の非破壊読出し可能な撮像素子の特
性を利用して同一画像を繰返し読出すことにより、Ｓｌ
ｌ　　Ｓ１２．Ｓ１３は同一画像の空間周波数成分量を
表わすものとなる。そして、再び撮像か行われ、読出し
クロック周波数がφ１．φ２゜φ３と変更され、３回読
出しが行われる。また、切換回路６８はパワー検出回路
６３からの出力信号Ｓｏがｕｌの成分量のときには５１
４＝Ｓ］１゜ｕ２の成分量のときには５１４＝３１２．
ｕ３の成分量のときには５１４＝８１３となるように切
換を行なう。除算回路６９ては空間周波数成分比Ｓ１５
つまりＳ１４とＳｏの比が計算されるが、空間周波数ｕ
１の成分量の大きさによりその演算法が異なる。すなわ
ち、第１回撮像時のｕｌの成分量Ｓｌｌと第２回撮像時
のｕｌの成分量Ｓｏとが判別回路６７で比較され、Ｓｏ
＜ＳｌｌならばＳ　１５　＝　Ｓ　ｏ　／　Ｓ　１４と
し、Ｓｏ≧Ｓ１１ならばＳ　１５＝Ｓ　１４／Ｓ　ｏと
いった演算を行なう。このようにして、空間周波数Ｌｌ
ｌ、Ｌ１２．Ｌ１３における成分比が順次計算され、除
算器６９から出力される。そして、除算器６つから出力
された信号Ｓ１５はＡ／Ｄ変換器７０でデジタル信号に
変換されると共に、ラッチ回路７１〜７３によりＹ２］
が空間周波数ｕ１の成分比として、Ｙ２２が空間周波数
ｕ２の成分比として、Ｙ２３か空間周波数ｕ３の成分比
として電子走査回路３７に入力される。電子走査回路３
７ては第１実施例と同様にＹ２１．Ｙ２２、Ｙ２３と予
め記憶されているＭＴＦ比との比較か行われ、デフォー
カス量か計算され、その計算結果としてデフォーカス信
号りかマイクロプロセッサ８０に出力される。マイクロ
プロセッサ８０ては、デフォーカス信号りと判別１４．
号Ｊ２および撮影光学系］Ｏの移動速度から正確なデフ
ォーカス量を演算し、撮影光学系１０の移動速度および
移動量を制御するための制御信号Ｃ２を駆動回路１３に
出力する。そして、この制御信号Ｃ２に基ついた駆動制
御がなされ撮影光学系］０か移動され合焦調節される。

このように本実施例によれば、第１実施例と同様の効果
を得ることかでき、更に、イメージセンサ６０．ＢＰＦ
６２．パワー検出回路６３．除算器６９．Ａ／Ｄ変換器
７０を各１つしか必要としないため、装置の小型化を図
ることかできる。また、除算器６９における演艷の際に
、常にデフォカス量の小さい空間周波数成分を分母とし
て用いるようにしているので、常に精度の高い値を得る
ことができ、合焦調節の精度を向」ニすることかできる
。

なお、上記実施例ではイメージセンサ６０の読出しクロ
ック周波数としてφ１．φ２．φ、の三種類を用いたが
、他の三種類の周波数を用い、両者を切換えながら用い
るようにしてもよく、またさらに多くの種類を用いるよ
うにしてもよい。また、非読出し可能なイメージセンサ
６０に代えて、ＣＣＤイメージセンサとフレームメモリ
を組合わせたものを用いてもよい。

また、上記第１−および第２実施例における信号処理を
全てデジタル処理で行なうようにしてもよい。ずなわぢ
、第１図および第４図の一点鎖線で示す部分９０．９１
を、第５図に示すように、Ａ／Ｄ変換器９３．マイクロ
プロセッサ９４各結像状態における複数のＭＴＦ比を記
憶したＲＯＭ９４で構成する。そして、合焦調節演算を
マイクロプロセッサ９３で行なうようにする。このよう
にすることにより、装置の小型化を図ることができる。

さらにまた、マイクロプロセッサの代りに、同じ動作を
するハード構成にしてもよい。

次に、本発明の第３実施例に係る自動合焦装置について
第１５図を参照して説明する。なお、本実施例は、イメ
ージセンサ１４で撮像して得られた画像伝号の空間周波
数成分をパワー検出回路２１〜２３で検出するまでの処
理は、第１図に示す装置と同じであり、同一部分には同
一の符号を付して詳しい説明は省略する。

この実施例は、パワー検出回路２１〜２３で検出した画
像信号の空間周波数成分をフィルタリング処理した後、
ＭＴＦ比を算出する例である。すなわち、各パワー検出
回路２１〜２３にはＡ／Ｄ変換器１０１〜１０３かそれ
ぞれ接続されていて、各パワー検出回路２１〜２３で検
出された空間周波数成分が各々接続するＡ／Ｄ変換器１
０１〜１０３でＡ／Ｄ変換される。各Ａ／Ｄ変換器１０
１〜１．０３は、Ａ／Ｄ変換した空間周波数成分を、コ
ントラスト信号３２１〜３２３として、それぞれ接続さ
れているフィルタリング回路１０４〜１０６へ出力する
。各フィルタリング回路１０４〜１０６は、それぞれ対
応する除算器１１１〜１１３に接続されている。各除算
器１１１〜１１３には、対応するフィルタリング回路１
０４〜１０６からの信号３２４〜Ｓ２６か人力すると共
に、各フィルタリング回路１０４〜１０６から出力され
ラッチ回路１０７〜１０９を介して人力する信号３２７
〜Ｓ２９がそれぞれ人力される。各除算器１１１〜１１
３では、フィルタリング回路］０４から直接入力する信
号３２４〜Ｓ２６とラッチ回路１−０７〜１．０９を介
して入力される信号８２７〜Ｓ２９を除算して、空間周
波数成分比Ｙ３１　（＝Ｓ２４／５２７）、ＹＢ２（＝
Ｓ２５／５２８）、ＹＢ２　　（＝３２６／５２９）を
電子走査回路３７へ出力する構成となっている。

第１−６図〜第１８図は上記フィルタリング回路１０４
〜１０６の構成例を示す図である。各図においてｆ　（
ｘ）は入力であり、ｇ　（ｘ）が出力である。第１６図
に示すフィルタリング回路は、複数の遅延素子Ｔが入力
に対して直列に接続され、各遅延索子Ｔの出力がそれぞ
れフィルタ係数ω１〜ωｍの設定されている乗算器を介
して加算器に接続されている。

第１７図に示すフィルタリング回路は、直列に接続され
た複数の遅延素子Ｔの各遅延素子Ｔ間にそれぞれ加算器
が設けられている。各加算器には、各々フィルタ係数ω
１〜ωｍが設定されている乗算器を介して人力ｆ　（ｘ
）が人力される構成となっている。

第１８図に示すフィルタリング回路は、フィルタ係数ω
が「１」の場合に用いることができ、入力ｆ、（ｘ）が
ＦＩＦＯメモリに入力して順次遅延され、このＦＩＦＯ
メモリからの出力によって入力ｆ　（ｘ）が順次減算さ
れる。そして、この減算結果が加算器に入力され、加算
器の出力側に設けられたラッチからの信号と加算される
構成となつている。

このように構成されたフィルタリング回路のフィルタ係
数およびそのフィルタ関数のスペクトルについて第１９
図および第２０図を参照して説明する。

第１９図（ａ）はｒｅｃｔｅ数、第２０図（ａ）はスプ
ライン関数を示す図であり、それぞれ次式で表される。

また、第１９図Ｂは同図Ａに示すｒｅ員員数数スペクト
ルを表す図であり、第２０図Ｂは同図Ａに示すスプライ
ン関数のスペクトルを表す図である。

第１９図および第２０図に示すように、ｒｅｃｔｅ数。

スプライン関数は共にローパスフィルターとして作用す
る。そこで、ｒｅｃｔｅ数を用いてフィルタリング処理
する場合には、例えば６個のｆ　（ｘ）を用いるのであ
れば、第１９図Ａに黒丸で示すフィルタ係数を用いる。

また、スプライン関数を用いてフィルタリング処理する
場合には、例えば１２個のｆ　（ｘ）を用いるのであれ
ば、第２０図Ａに黒丸で示すフィルタ係数を用いる。な
お、フィルタ係数がω１〜ωｍ＝１の場合、　ｒｃｃｔ
関数の場合は、単なる信号の加算となるので、第１８図
に示すフィルタリング回路を用いることが好ましい。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例は、撮影光学系で形成された画像がイメージセ
ンサ１４で撮像され、その撮像画像の画像信号の空間周
波数成分がパワー検出回路２１〜２３で検出されるまで
の作用は、前記第１実施例と同様である。よって、各空
間周波数成文がそれぞれのパワー検出回路２１〜２３で
検出されたところから説明する。各パワー検出回路２１
〜２３で検出された空間周波数成分は、各Ａ／Ｄ変換器
１０１〜１０３でデジタル信号に変換されてコントラス
ト信号８２１〜３２３としてそれぞれ対応するフィルタ
リング回路１０４〜１０６に人力する。各フィルタリン
グ回路１０４〜１０６には、イメージセンサ１４におけ
る偶数フィールドの信号と奇数フィールドの信号とに対
応するコントラスト信号８２１〜８２３が１フイ一ルド
時間ごとに順次入力される。人力されたコントラスト信
号Ｓ２］〜８２３は、第１６図〜第１８図に示ずｆ（Ｘ
）としてフィルタリング処理される。その結果、コント
ラスト図に実線で示すノイズのある信号から、同図に破線で示
す極大点の抑制された信号に変換され、ＳＮの改善され
たコントラスト信号３２４〜Ｓ２６として出力される。

各フィルタリング回路１０４〜１０６から出力されるコ
ントラスト信号８２４〜Ｓ２６は、各々対応する除算器
１１１〜１１３へ人力すると共に、各ラッチ回路１０７
〜１０９へ入力される。ラッチ回路１０７〜１０９は各
フィルタリング回路１０４〜１０６でフィルタリング処
理された信号から任意の２つの信号を選択する機能を有
している。ラッチ回路１０７〜１０９でラッチするタイ
ミンクを調節して任意の光路差を持った異なる結像状態
のコントラスト号Ｓ　２７〜Ｓ２９を得る。そして、コ
ントラスト信号Ｓ２４〜Ｓ２６とは異なる結像状態のコ
ントラスト１１１〜１１３にそれぞれ人力する。そして、除算器］
］］〜］１３から信号Ｙ３１．（−Ｓ２４／Ｓ２７）、
Ｙ３２　（−Ｓ２５／Ｓ２８）、Ｙ３３Ｃ＝Ｓ２６／Ｓ
２９）が出力されて電子走査回路３７へ出力される。

以下の、作用は第１実施例と同様であるので省略する。

このように本実施例によれば、空間周波数成分をＡ／Ｄ
変換したコントラスト信号５２４〜Ｓ２６をフィルタリ
ング回路１０４〜１０６でフィルタリング処理するよう
にしたので、コントラスト信号のＳＮ比を改善でき、合
焦精度を大幅に向上させることかできる。

なお、上記第３実施例ではフィルタリング回路］０４〜
１０６をデジタルフィルタで構成する例を示したか、ア
ナログフィルタで構成しても第３実施例特有の作用効果
を得ることかできる。

次に、本発明の第４実施例について説明する。

第２２図は第４実施例に係る自動合焦装置の構成を示す
図である。なお、第１図に示す装置と同一部分には同一
符号を（１している。

本実施例は、ＭＴＦ比関数ｒ（ｕ；δ１，δ２）＝ｌｏ
ｇ　Ｍ（ｕ，　　δ　１　）ｌｏｇＭ（ｕ，　　δ２　　）　　−（７）と定義する
。そして、“ｌｏｇ関数”として第２３図に示す人出力
特性を有する対数回路を用いる。

そこで本実施例は、パワー検出回路２１〜２３およびホ
ールド回路２４〜２６の出力側に第２３図に示す入出力
特性を有する対数回路１２０〜１２５がそれぞれ接続さ
れている。そして、６対数回路１２０〜］２５は各パワ
ー検出回路２１〜２３毎に対になって、減算器１２６〜
１２８に接続されている。各減算器１２６〜１２８は対
応するＡ／Ｄ変換器３１〜３３にそれぞれ接続されてい
る。また、電子走査回路３７のＲＯＭ４１〜４３には、
（７）式に基づいて算出されるＭＴＦの対数の差の値が
記憶されている。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例は、撮影光学系で形成された画像がイメージセ
ンサ１４で撮像され、その撮像画像の画像信号の空間周
波数成分かパワー検出回路２１〜２３およびホールド回
路２４〜２６からコントラスト信号８１〜Ｓ６としてそ
れぞれ出力されるまでの作用は、前記第１実施例と同様
であるので省略する。

パワー検出回路２１〜２３からのコントラストイ５号Ｓ
２，Ｓ４，Ｓ６は対数回路１２］．、１．２３１２５に
ぞれそれ入力すると共に、ホールド回路２４〜２６に人
力する。ホールド回路２４〜２６に入力したコントラス
ト信号は所定時間保持され４つた後、対応する対数回路１２０，１２２，１２４へ出力
される。その結果、同じ減算器に接続される一対の対数
回路（１２０，１２１）、（１２２１２３）、（１２４
，１２５）ｉこは、それぞれ１吉像状態の異なるコント
ラスト信号か入力する。

各対数回路１２０〜１２５から出力された信号３３０〜
Ｓ３５は各々対応する減算器１２６〜１２８に入力する
。各減算器１２６〜１２８では、Ｙ１＝Ｓ３０−Ｓ３１
　　Ｙ２＝Ｓ３２−Ｓ３３Ｙ３＝Ｓ３４−Ｓ３５なる減
算演算か実施され、その演算結果である差信号Ｙ１〜Ｙ
３かそれぞれ対応するＡ／Ｄ変換器３１〜３３へ出力さ
れる。

そして、Ａ／Ｄ変換器３１〜３３から出力された信号は
ラッチ回路３４〜３６て一定時間保持された後、電子走
査回路３７へ出力される。以後、第１実施例と同様にし
てデフォーカス量の検出が行われる。

このような本実施例によれば、ＭＴＦ比関数ｒ（ｕ；δ
，，δ２）を（７）式で定義し、第２３図に示す入出力
特性を有する対数回路１２０〜１２５を用いたので、除
算器を用いなくても第１〜第３実施例同様の合焦調節を
行なうことができ、しかも除数＝０のとき（たとえばＭ
（ｕ、　　δ１）ＺＯのとき）でも、演算誤差を生じる
ことなくＭＴＦ比関数の計算ができ、合焦精度を向上す
ることができる。

なお、上記第４実施例では、除算の代わりにに対数演算
を用いたが、２つのコントラスト信号の特性を引出すこ
とのできる演算であれば他の演算手段であってもい。

［発明の効果コ本発明によれば、撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇所
の各々の箇所における複数の空間周波数に対するＭＴＦ
の比を異なる結像状態に応じて予め記憶手段に記憶して
おき、イメージセンサより得られる二つの異なる結像状
態の画像信号からそれぞれの状態における複数の空間周
波数成分比を求め、この求めた空間周波数成分比と予め
記憶されているＭＴＦ比とを比較し、画像の結像状態を
検出するようにしたので、被写体の状態に左右されるこ
となく−度の合焦検出てデフォーカスのり。

向および量を検出することができると共に、合焦専用部
材を用いる必要がないので、装置を小型化することがで
きる。

また、ＭＴＦ比と空間周波数成分比の比較において、電
子走査を用いるようにしたので、合焦時間の短縮化を図
ることができる。

また、撮影光学系を駆動しなから画像を撮像しその画像
信号の偶数フィールド信号と奇数フィールド信号を用い
短時間のうちに二つの結像状態の撮像を行なうようにし
たので、この点ても合焦時間の短縮化を図ることができ
る。

また、空間周波数を切換え可能な切換手段を設け、空間
周波数を切換え複数回金魚検出を行なうようにしたので
、広い周波数領域で合焦検出でき、合焦精度を向上させ
ることができる。

また、非破壊読出し可能なイメージセンサを用いるよう
にしたので、装置の小型化を図ることができる。

また、フィルタリング処理した空間周波数の成分化を用
いるようにしたので、ＳＮ比を改善することができ、高
精度な合焦調節を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の構成図、第２図は電子走査回路の
構成図、第３図は合焦調節を行なう場合のフロー図、第
４図は第２実施例の構成図、第５図は第１および第２実
施例の変形例を示すブロック図、第６図は撮影光学系の
ｒＭＴＦ−空間周波数」特性を示す図、第７図〜第１１
図は異なる結像状態におけるＭＴＦ特性を説明するため
の図、第１２図はイメージセンサの蓄積、読出しのタイ
ミングを示す図、第１３図はＭＴＦとデフォーカス量と
の関係を示す図、第１４図は信号劣化を示す空間周波数
の値を示す図、第１５図は第３実施例の構成図、・第１
６図はフィルタリング回路の構成図、第１７図は他のフ
ィルタリング回路の構成図、第１８図はさらに他のフィ
ルタリング回路の構成図、第１９図（ａ）はＲＥＣＴ関
数を示す図、第１９図（ｂ）はＲＥＣＴ関数のスペクト
ルを示す図、第２０図（ａ）はスプライン関数を示す図
、第２０図（ｂ）はスプライン関数のスペクトルを示す
図、第２１図はフィルタリング処理前後のコントラスト
信号を示す図、第２２図は第４実施例の構成図、第２３
図は対数回路の入出力特性を示す図、第２４図は位相相
関方式を説明するための図、第２５図は山登り方式を説
明するための図である。１０・・・撮影光学系、１４．．６０・・・イメージセ
ンサ、１６．６８・・・切換回路、１７ａ〜１９ａ。１７ｂ〜１９ｂ、６２・・・バイパスフィルタ、２１〜
２３．６３・・・パワー検出回路、２４〜２６゜６４〜
６６・・・ホールド回路、２７〜２９．６９・・・除算
器、３７・・・電子走査回路、３８．８０・・・マイク
ロプロセッサ、１０４〜１０６・・・フィルタリング回
路、１２０〜１２５・・対数回路、１２６〜１２８・・
・減算器。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳第図第図（ａ）（ａ）（ａ）（ｂ）（ｂ）（ｂ）（ｃ）（ｃ）（ｃ）（Ｃ）（Ｃ）（ｄ）（ｄ）（ｄ）（ｄ）（ｄ） ÷ｒｃ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮影光学系により形成される画像をイメージセン
サで撮像し、このイメージセンサから出力される画像信
号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行なう自動合
焦装置において、前記撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇所における各々
複数の空間周波数個々に対するＭＴＦの比を、上記撮影
光学系の異なる結像状態に応じて予め記憶する記憶手段
と、二つの異なった結像状態に応じて前記イメージセン
サから出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に
対応する複数の空間周波数成分の比を算出する算出手段
と、この算出手段で算出された空間周波数成分の比と前
記記憶手段にて記憶されているＭＴＦの比とを比較して
撮影光学系の結像状態を示すデフォーカスの方向および
量を検出するデフォーカス検出手段とを具備したことを
特徴とする自動合焦装置。
（２）前記デフォーカス検出手段における空間周波数成
分の比とＭＴＦの比との比較を、電子走査により行なう
ことを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
（３）前記撮影光学系で形成される同一画像から得られ
る複数の空間周波数を、上記空間周波数とは値の異なる
複数の空間周波数に切換え可能な切換手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
（４）撮影光学系またはイメージセンサを移動すること
により、二つの異なる結像状態を得ることを特徴とする
請求項１に記載の自動合焦装置。
（５）二つの異なった結像状態に応じてイメージセンサ
から出力される画像信号は、奇数フィールド信号と偶数
フィールド信号であることを特徴とする請求項１に記載
の自動合焦装置。
（６）前記イメージセンサは、非破壊読出し可能なイメ
ージセンサであることを特徴とする請求項１に記載の自
動合焦装置。
（７）撮影光学系により形成される画像をイメージセン
サで撮像し、このイメージセンサから出力される画像信
号に基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行なう自動合
焦装置において、前記撮影光学系の予定焦点面近傍の二箇所における各々
複数の空間周波数個々に対するＭＴＦの比を、上記撮影
光学系の異なる結像状態に応じて予め記憶する記憶手段
と、二つの異なった結像状態に応じて前記イメージセン
サから出力される画像信号に基づき、各々の結像状態に
対応する複数の空間周波数成分を抽出し、この抽出した
複数の空間周波数成分の各々をフィルタリング処理する
フィルタリング手段と、このフィルタリング手段によっ
てフィルタリング処理された複数の空間周波数成分を同
一周波数毎に互いに結像状態の異なる空間周波数成分か
らその空間周波数成分比を算出する算出手段と、この算
出手段で算出された空間周波数成分の比と前記記憶手段
にて記憶されているＭＴＦの比とを比較して撮影光学系
の結像状態を示すデフォーカスの方向および量を検出す
るデフォーカス検出手段とを具備したことを特徴とする
自動合焦装置。
（８）前記記憶手段に記憶されるＭＴＦの比および前記
算出手段で算出される空間周波数成分比は、前記撮影光
学系の異なる結像状態の特性を表す演算であることを特
徴とする請求項１または請求項７記載の自動合焦装置。
（９）前記異なる結像状態の特性を表す演算は、対数演
算であることを特徴とする請求項８記載の自動合焦装置
。